A probléma megoldás etológiája I Miklósi Ádám ELTE ETOLÓGIA TSZ 2017
Kognició... -Vodafone ügyfélszolgálat, jó reggelt? Miben segíthetek Önnek? -Ön nem az automata válaszoló rendszer? -Mit gondol? Van-e ott valaki?
Gondolkodás (kognició) Gondolkodás (kognició): A probléma-megoldás hátterében feltételezett elmebeli folyamatok A környezeti ingerek érzékelése, feldolgozása és az azokra való viselkedés kialakítására szolgáló képességek összessége (Shettleworth 1998) Észlelés (percepció) elme (koncepció) végrehajtás (akció) Elme ( gondolkodás ) agy ( akciós potenciálok )
Probléma és probléma-megoldó viselkedés Probléma: Az faj életében viszonylagos rendszerességgel jelentkező környezeti állapotok, amelyek esetében az egyed olyan meghatározott gyakorisággal jelentkező alternatív viselkedésformákat aktiválhat, amelyek eltérő módon növelik az egyed rátermettségét.
Mitől függ a problémamegoldás képessége? 1. A fajra jellemző viselkedésbeli és elmebeli képességek összessége 2. Rugalmas, helyezettől függő, alternatív (flexibilis) viselkedést lehetővé tevő mentális tevékenység 3. Mentális reprezentációk, melyek egy vagy több környezeti tényező egyszerűsített leképzései A kogníció funkcionális megközelítése: Milyen ökológiai problémák jelentkeznek az adott faj környezetében, amely flexibilis megoldásokat tesz szükségessé? Kognició faji szintű elmeképességek ( potenciál ) jellege
Problémák funkció Alkalmazkodás a környezeti kihívásokhoz (niche) Percepció közvetlen szelekciós hatás Koncepció közvetett szelekciós hatás Akció közvetlen szelekciós hatás Globális problémák: (a fajok nagyon széles körére jellemző) pl. tájékozódás, vadászat Lokális problémák: (környezetfüggő fajspecifikus) pl. nappal/éjjel pl. helyi jelzések/mérföldkövek/globális jelek pl. látás/hallás/szaglás/mágneses tér pl. 10 m / 1 km / 1000 km Elemi problémák: (a fajok nagyon széles körére jellemző) pl. E1 jósolja E2-t Korlátok : adott környezeti probléma megoldására irányuló szelekció más vonatkozásban hátrányos lehet
Eltérő probléma-megoldó képességek III I II Következtetéses tájékozódás (dead reckoning): egocent. Helyjelzők (beacons): allocent. Mérföldkövek (landmarks): allocent. Külső referenciarendszerek: allocent. Eltérő reprezentációk Kognitív térkép (?)
Fizikai ( tárgyi ) és szociális problémamegoldás zsákmány ragadozó ragadozó H1? H1? H2? H2? H3? H3 Id Eltérő komplexitás? Id C1 C1 C1 C2 C2 C2 csoport Tárgyak vs autonóm ágensek A problémamegoldó képesség evolúciója: Fizikai és/vagy szociális kényszerek mint hajtóerő szerepe az evolúcióban
Elmeműködés általános modellezése INGER ELME VISELKEDÉS Reprezentációk Reprezentációk befolyásolják az ingerviselkedés kapcsolatot 1. A viselkedés alapján tételezünk fel reprezentációkat 2. Az elme milyen mértékben vesz részt a döntésben? 3. Mitől függ a reprezentációk jellege? Elsődleges reprezentáció környezet leképzése (pl. keresőkép) Másodlagos reprezentáció reprezentációk reprezentációja (reprezentációk közötti viszony- reláció (pl. kategorizáció)
Régi példa: Az interaktív tanulási modell Paradicsomhal elmemodellje (Csányi 1990): Az elme funkciója a környezet modellezése Környezeti ingerek: pl. Szemek Szagok Színek A környezet elemeinek leképzése az elmében Leképzés = reprezentáció Percepció Koncepció Akció
A problémamegoldó képességek (kognició) evolúciója A darwini kontinuitás elve: Az evoluciós folytonosság nem csak a morfológiára érvényes, de a viselkedésre és annak rejtett mentális hátteréte is! Scala naturae!! De: Az állat nem tökéletlenül működő ember!
Problémamegoldó képesség (PMK) összehasonlítása A PMK szelekció alatt áll (?) Fajok közötti eltérések: minőségi/mennyiségi Vannak-e olyan specifikus elmebeli mechanizmusok, amelyek egy adott környezetre szelektáltak? Divergens és konvergens fajok összehasonlítása DE: kognitív képesség vs teljesítmény Az elmében Amit mi látunk
Összehasonlítás, de hogyan? Primate Research Institute, Kyoto University
Ökológiai hasonlóság Az összehasonlítás elvei Tulajdonságokat mérhető jellegeket hasonlítunk (nem fajokat) Evolúciós kapcsolat Alacsony Magas Alacsony Csoporosítás Kötélhúzás (Ember-kutya) Konvergencia Mutatás gesztus értése (Ember-kutya) Magas Homológia Territoriális viselkedés (Farkas-kutya) Mikroevolúció Udvarlási viselkedés (Farkas- sakál)
Összehasonlító etológia Ökológiailag érvényes kérdésfeltevés a probléma-megoldás megfigyelése A mérendő teljesítmény meghatározása pl. hosszabb memória (idő, db stb.) Megfelelő kísérleti feltételek, körülmények kutatói tapasztalat, ( próba szerencse ) Megfelelő minta kiválasztása az összehasonlítandó fajokból (vadon/befogott/laboratórium) Az alanyok korábbi ismerete/tapasztalata Alanyok esélye a probléma megoldásra: érzékelés, viselkedés (pozitív kontroll)
Összehasonlítás, de hogyan? Bitterman (1965): szisztematikus variációk elve az összes kísérleti változó mentén (nincs specifikus hipotézis) kell elvégezni az összehasonlítást Kamil (1988): konvergens módszer elve (specifikus hipotézis) az ökológiailag releváns kognitív képességet mérő tesztek (eltérést várunk) - egyéb (általános) képességet mérő tesztek (nem várunk eltérést) A N. professzor bebizonyította, hogy a polipok sokkal intelligensebbek, mint a macskák, ha hasonló kihívásokkal ugyanolyan feltételek mellett szembesülnek.
Összehasonlító etológia Globális probléma: táplálékrejtés; a fajok ökológiájának ismerete Tél Függ a Szezonban Szállítási rejtéstől? elrejtett táv (km) Bozót szajkó közepes nem 6000 1 Csupasz csőrű kemény igen 22000 11 Mogyoró erős igen 33000 22 szajkó Feltételezés: A mogyoró szajkó memóriája jobb az elrejtett táplálék megtalálásához Magvacskák (15 vagy 90 üreg) 7 napi várakozás Rejtekhely felkutatása
Helyes válaszok aránya Összehasonlító etológia Hibák száma csomónként 90 lyuk könnyebb Bozótszajkók a legrosszabbak A csupaszcsőrű szarka csomókban rejt Bozót Csupasz cs. Mogyoró szajkó Csupasz cs. szajkó Mogyorószajkó * * Kamil and Balda 1998
Helyes válaszok aránya Összehasonlító etológia Általános vagy specifikus javulás a memóriában? Csupasz cs. szajkó Mogyorószajkó * * 8 ágú labirintus 1. 4 táplálék megehető 2. Emlékezési szünet 3. Minden hely vizsgálható Hibák száma Memória időtartama (perc) Bednekoff et al 1997
Memóriatartam (s) Memóriatartam (s) Összehasonlító etológia Nem-téri probléma Egyre hosszabb memóriaszüneteket tréningeznek Nem illesztéses feladat ( Non-matching ) Térbeli problémák Próbaszám Egyre hosszabb memóriaszüneteket tréningeznek Nem illesztéses feladat Próbaszám
Összehasonlító etológia Táplálékrejtő szajkók: 1. Nincs szigorú összefüggés a tápláléktól való függés és a teljesítmény között 2. A térbeli tájékozódásban mutatott különbség nem vezethető vissza általános kognitív képességeket érintő eltérésekre 3. A szelekció a memória egy speciális formáját érinti 4. Van összefüggés a rejtési viselkedés (teljesítmény) és az ökológiai faktorok között
Összehasonlító etológia Feltételezés: raktározáshoz jobb térbeli tájékozódó képesség kell (+memória) nagyobb hippocampus Táplálékraktározó madarak (szajkók, varjak) Táplálékot nem raktározó madarak Viszonylagosan nagyobb hippocampus A hippocampus léziója (eltávolítás) megszünteti ezt a képességet A hippocampus mérete csak a gyakorlás után nő meg
Elmebéli reprezentációk kialakulása Genetikai alapon szerveződő (evolúciós történet) ( Genetikai memória ) pl. érzékenység 2-szemre Epigenetikai alapon szerveződő (egyéni tapasztalás) ( Neurális memória ) Tanulás ( nem látható ) pl. asszociatív tanulás pl. percepciós tanulás Kombinációk/egymásraépülés pl. csuka (2 szem+ szag+hang stb.) A neurális (elmebeli) reprezentációk szerveződésének komplexitása jelenti a rugalmasság alapját!